大型BIM设计施工软件研发与推广应用_李云贵.pdf

建设科技 79一 等 奖2022 年“华夏建设科学技术奖”获奖项目（一等奖）大型 BIM 设计施工软件研发与推广应用李云贵1 黄刚1 孙金桥1 李珂1 邱奎宁1 闫文凯2 王贤磊3 谷德性4 邓雪原5 方长建6 张勇7 郭健8 刘辰1 马瑞江1 黄乾1（1 中建工程产业技术研究院有限公司，北京 1 0 1 3 0 0；2.广联达科技股份有限公司，北京 1 0 0 1 9 3；3.北京盈建科软件股份有限公司，北京 1 0 0 0 2 9；4.洛阳鸿业信息科技有限公司，洛阳 4 7 1 0 0 0；5.上海交通大学，上海 2 0 0 2 4 0；6.中国建筑西南设计研究院有限公司，成都 6 1 0 0 4 1；7.中建电子商务有限责任公司，成都 6 1 0 0 9 6；8.天津安捷物联科技股份有限公司，天津 3 0 0 3 9 2）摘要 为解决我国BIM技术“卡脖子”问题，中建工程产业技术研究院有限公司联合国内优势企业和院校，在多年研发基础上，基于具有完全自主知识产权的国产三维图形平台，面向建筑、公路、铁路等重点领域需求，自主开发了集模型创建、数据管理和专业应用于一体的系列BIM应用软件和集成应用系统，制定了模型共享规则和标准，培育了自主可控国产BIM软件产业化应用生态，建立了工程建造跨专业、跨阶段的、统一的数据集成环境，形成了完整的国产BIM软件应用解决方案，并在行业内大量推广，起到了良好的经济和示范效应。关键词 BIM；关键技术；设计；施工；运维Development and Promotion of Large-Scale BIM Design and Construction Software Li Yungui 1,Huang Gang 1,Sun Jinqiao 1,Li Ke 1,Qiu Kuining 1,Yan Wenkai 2,Wang Xianlei 3,Gu Dexing 4,Deng Xueyuan 5,Fang Changjian 6,Zhang Yong 7,Guo Jian 8,Liu Chen 1,Ma Ruijiang 1,Huang Qian 1(1.China Construction Industrial Engineering and Technology Research Academy Co.,Ltd,Beijing 101300,China;2.Glodon Technology Co.,Ltd,Beijing 100193,China;3.Beijing YJK Building Software Co.,Ltd,Beijing 100029,China;4.Luoyang Hongye Information Technology Co.,Ltd,Luoyang 471000,China;5.Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China;6.China Southwest Architectural Design and Research Institute Corp.,Ltd,Chengdu 610041,China;7.China Construction E-commerce Co.,Ltd,Chengdu 610096,China;8.Tianjin Anjie IoT Technology Co.,Ltd,Tianjin 300392,China)Abstract:In order to solve the critical problems of BIM technology in China,a R&D team consisted of China Construction Engineering Industry Technology Research Institute and other domestic advantageous enterprises and universities,has independently developed a series of BIM application software and integrated application systems that integrate model creation,data management,and professional applications based on a domestically produced 3D graphics platform with fully independent intellectual property rights,targeting key fields such as architecture,highways,and railways.The research also has formulated model sharing rules and standards,cultivated an autonomous and controllable domestic BIM software industrialization application ecosystem,established a cross professional,cross stage,and unified data integration environment for engineering construction,and formed a complete domestic BIM software application solution.Relevant achievements have been widely promoted in the industry,playing a good economic and demonstration effect.Key Words:BIM;Key Technologies;Design;Construction;Operation And Maintenance DOI:10.16116/ki.jskj.2023.11.01780 建设科技特 别 关 注The Special Focus“华夏奖”专刊1 研发背景建筑业是产业链长、协同要求高，也是碎片化严重的行业之一，把握数字中国建设机遇，推进数字建造和智能建造，实现数字化转型升级，是建筑业改变高消耗、高排放、粗放型传统产业现状、打造“中国建造”品牌的重要措施。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术不仅是建筑业数字化、智能化和智慧化发展的重要措施，更是从BIM到CIM,推进智慧城市健康发展的重要基础，其普及应用对推进建筑业数字化转型升级意义重大。BIM应用软件已成为推动建筑业数字化转型的重要引擎，需求量巨大，国内BIM软件具有一定基础，但与先进水平存有较大差距，特别是核心BIM建模和应用软件掌握在国外企业手中，有技术“卡脖子”和信息安全风险。2 软件研发总体概况图 1 总体成果为解决BIM软件“卡脖子”问题，中建工程产业技术研究院有限公司联合广联达科技股份有限公司、北京盈建科软件股份有限公司、洛阳鸿业信息科技有限公司、上海交通大学、中国建筑西南设计研究院有限公司、中建电子商务有限责任公司、天津安捷物联科技股份有限公司等国内优势企业和院校，在多年研发基础上，基于具有完全自主知识产权的国产三维图形平台，面向建筑、公路、铁路等重点领域需求，自主开发了集模型创建、数据管理和专业应用于一体的系列BIM应用软件，包括：6款BIM设计软件（建筑、结构、暖 通、给排水、电气和路桥隧等设计软件），11款BIM施工软件（施工进度模拟、施工组织模拟、可视化交底、质量安全管理、成本管理、物料管理、碰撞检查和竣工模型交付等施工软件），4款BIM运维软件（维护计划、资产管理、灾害应急模拟和空间管理等运营软件），以及基于BIM的协同设计、施工管理和运维管理3个集成应用系统，制定了模型共享规则和标准，培育了自主可控国产BIM软件产业化应用生态，建立了工程建造跨专业、跨阶段的、统一的数据集成环境，形成了完整的国产BIM软件应用解决方案，图1为总体成果图。3 设计软件研发研发的建筑专业设计软件（见图 2a），既是专业设计软件，又是共用的建模软件，在BIM应用中是核心软件，实现了BIM建筑设计软件从无到有，其主要性能达到了立项时REVIT的水平，但对大型复杂工程和曲面造型工程支撑能力还有待提升。此外，研发了多种类型构件的快速设计技术和衍生式模块设计技术，支持完整建筑模型的快速整体拼装和标准化设计，并解决了出图效率低的问题。研发的结构专业设计软件（见图 2b），涵盖建筑结构分析设计子系统、基础结构设计子系统及结构施工图设计子系统，具有参数化建模、模型链接以及BIM数据协同等特点，能够计算达500万自由度规模的大型工程结构，在有限元求解速度、自动化规范验算以及自动生成施工图等方面具有明显的先进性，与ETABS、Midas、PKPM等国际知名软件对比，在软件易用性、数据兼容性、规范结合度、计算规模和计算速度等方面明显优于对比软件，技术水平位于国际先进行列。研发的机电专业设计软件（见图 2c），支撑暖通、给排水、电气等全专业机电设计，实现了云+端的机电设计配置管理，以及多对象、多专业实时协同。创新研发了支撑嵌套和环状管网搜索的算法，实现了计算结果驱动模型自动更新，大大提高了机电设计效率，软件综合性能达到国际先进水平。研发的路桥隧专业设计软件（见图 2d），建立了基于复杂运算与专业逻辑的设计数据驱动建模技术，研发了可随复杂曲线路线自动变形的参数化设计技术，大幅提升了工程设计自动化建模效率。创新发展了基于BIM+GIS的数据融合技术，依托海量数据高效加载机制，提高了长距离工程路桥隧一体化设计能力。4 施工和运维软件研发建设科技 81一 等 奖研发的施工系列专业软件（见图 3），结合物联网和BIM技术，实现了软件应用系统集成和施工现场数据的精细化管理，研发了基于图像识别、AI、物联网的人、机、料等现场信息采集、分析、识别技术，解决了现场信息实时、准确、有效的采集，提高了施工进度、质量、安全、成本管控能力，软件以在国内广得到广泛应用。研发的运维系列专业软件（见图 4），基于物联网的建筑场景设备兼容集成接入技术，解决了海量设备管理困难、种类繁杂、接口复杂、兼容性极差等问题。研发的轻量化模型组态管理技术，解决了模型的加载访问慢、存储空间浪费等问题，极大地优化了时间、物理空间资源，方便文件的操作以及加载速度的保证。5 集成应用软件研发基于自主知识产权BIM三维图形平台，围绕着设计、施工、运营的全生命期的阶段和角色，按照数据驱动理念，编制了统一的数据标准，应用组件化、云存储、微服务等软件技术，构建了数据驱动的集成应用系统架构，开发了BIM协同设计、BIM施工管理和BIM运营管理3个集成应用系统，提供过程协同、数据存档、数字化交付等服务，形成了一套完善的协作与沟通机制与系统集成机制，建立了工程建造跨专业、跨阶段的、统一的数据集成环境。研发的集成应用系统，实现多方的协同工作、数据共享、互联互通，解决项目不同阶段、不同参与方、不同应用软件之间的数据信息无法协同与共享的问题，既实现了设计、施工、运维3个集成应用系统之间BIM模型数据的交互，也实现了集成应用系统与各专业BIM软件间模型数据的交互。6 总结开发的自主可控系列BIM应用软件，软件均已实现商品化并在行业推广应用，与国外Revit、Navis-works、BIM360等同类软件相比，更加适应中国规范、中国工程师习惯，可以支持工程设计、施工和运维全过程的BIM应用，专家一致认为软件主要功能和性能指标达到了同期国外同类软件水平，基本可以替代目前广为采用的国外软件。（a）建筑设计软件 （b）结构设计软件 （c）机电设计软件 （d）路桥隧设计软件图 2 设计系列软件 （a）场地管理软件 （b）可视化交底软件 （c）碰撞检查软件 （d）竣工交付软件图 3 施工系列软件 （a）维护计划管理软件 （b）资产管理软件 （c）空间管理软件 （d）灾害应急模拟软件图 4 运维系列软件C